一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的制作方法

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路。

背景技术：

在车辆的运行过程中，需要一种实时的在线能耗监控系统，以便车辆控制与调度中心能够及时监视，控制车辆的能耗和安全情况，从而评估车辆运行的环保性和经济性，并对运营方式进行改进^[i]。而且，纯电动车辆的关键技术有待于进一步的研究和完善，终端还可以作为一个能耗数据收集器，大数据可进一步整理作为新能源车辆研制厂商改进车辆性能的依据。作为一种移动载体，在车辆上安装基于移动网络的终端是实施监控的有效方法。然而，现有的系统基本上局限于2.5G的GPRS技术，GPRS网络速率较低，而且在移动台高速运动的情形下稳定性和丢包率性能将恶化。

随着4G和GPS技术的发展成熟，越来越多的车载终端要求具有4G网络功能以及GPS定位功能。车载终端因此也需要更新升级。然而现有技术中的诸多车载终端却不具备4G上网和GPS定位功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路，其包括4G芯片、电源模块、串口接口电路、GPS模块、SIM卡接口电路，4G芯片具有GNSS引脚和1.8V电压输出引脚，所述电源模块包括稳压芯片、第一电阻、第二电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三电容、第四电容及地线，所述稳压芯片的输入端与一5V直流电源输入端连接，稳压芯片的输出端分别连接第一滤波电容正极、第二滤波电容正极、第三电容的一端和第四电容的一端，第一滤波电容负极、第二滤波电容负极、第三电容的另一端和第四电容的另一端分别接地，稳压芯片的输出端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，稳压芯片的地线端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地，稳压芯片的输出端连接4G芯片的电源引脚；

所述串口接口电路包括第一三极管、第二三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻，4G芯片的数据接收引脚通过第六电阻连接4G芯片的1.8V 电压输出引脚，4G芯片的数据接收引脚连接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极连接外部数据发送端，第三电阻的连通第一三极管的基极和发射极，第一三极管的基极通过第五电阻与一3.3V直流电源连接；

外部数据接收端通过第四电阻连接3.3V直流电源，外部数据接收端连接第二三极管的集电极，第二三极管的基极通过第八电阻连接4G芯片的1.8V电压输出引脚，第七电阻连通第二三极管的基极和发射极，第二三极管的发射极连接4G芯片的数据发送引脚；

GPS模块包括GPS芯片及其外围电路，GPS芯片的射频输入引脚连接第五电容的一端，第五电容的另一端连接4G芯片的GNSS引脚，稳压芯片的输出端依次串接第九电阻和第一电感后连接第五电容的一端，

SIM卡接口电路包括SIM卡槽模块和选通控制器，SIM卡槽模块的I/O脚通过第十电阻连接4G芯片的USIM-DATA引脚，SIM卡槽模块的时钟引脚通过第十一电阻连接4G芯片的 USIM-CLK引脚，SIM卡槽模块的复位引脚通过第十二电阻连接4G芯片的USIM-RST引脚，选通控制器的1、4和5脚分别对应连接SIM卡槽模块的时钟引脚、复位引脚和I/O脚，选通控制器的2脚接地，选通控制器的3脚连接SIM卡槽模块电源脚，SIM卡槽模块的接地脚接地，SIM卡槽模块电源脚和接地脚之间连接有第六电容。

所述选通控制器为SMF05C选通控制器。

所述GPS芯片采用GPS的NEO-6系列芯片。

所述4G芯片为上海SIMCOM公司的SIM7100C。

所述第一三极管和第二三级管均为S8050三极管。

本实用新型采用以上技术方案，串行接口使用1.8V的电平规范，为了与5V系统接口，使用了包括S8050三极管的串口接口电路的设计，使得长时间联网使用，保证稳定地通信。本实用新型有效的降低了成本，缩小模块体积。本实用新型可以配备到各种车载终端之中，实现车载终端的4G上网功能；并可实现车载终端的GPS定位功能。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的结构示意图；

图2为本实用新型一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的4G芯片及其周围电路示意图；

图3为本实用新型一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的电源模块示意图；

图4为本实用新型一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的串口接口电路示意图；

图5为本实用新型一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的GPS模块示意图；

图6为本实用新型一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路的SIM卡接口电路示意图。

具体实施方式

如图1-6之一所示，本实用新型公开了一种用于电动车监控终端的4G无线通信电路，其包括4G芯片M1、电源模块、串口接口电路、GPS模块、SIM卡接口电路，4G芯片M1具有GNSS引脚和1.8V电压输出引脚。进一步地，所述4G芯片M1为上海SIMCOM公司的 SIM7100C。

如图3所示，所述电源模块包括稳压芯片U12、第一电阻R112、第二电阻R113、第一滤波电容C81、第二滤波电容C82、第三电容C83、第四电容C84及地线，所述稳压芯片U12 的输入端与一5V直流电源输入端连接，稳压芯片U12的输出端VBAT分别连接第一滤波电容C81正极、第二滤波电容C82正极、第三电容C83的一端和第四电容C84的一端，第一滤波电容C81负极、第二滤波电容C82负极、第三电容C83的另一端和第四电容C84的另一端分别接地，稳压芯片U12的输出端VBAT连接第一电阻R112的一端，第一电阻R112 的另一端连接第二电阻R113的一端，稳压芯片U12的地线端连接第二电阻R113的一端，第二电阻R113的另一端接地，稳压芯片U12的输出端VBAT连接4G芯片M1的电源引脚。

所述稳压芯片U12采用型号SPX1587AR的稳压芯片。第一电阻R112的阻值为2.4KΩ，第二电阻R113的阻值为1.2KΩ，第一滤波电容C81的容值为680μF，第二滤波电容C82的容值为680μF，第三电容C83的容值为0.01μF，第四电容C84的容值为0.1μF，

如图4所示，所述串口接口电路包括第一三极管Q2、第二三极管Q3、第三电阻R21、第四电阻R23、第五电阻R25、第六电阻R26、第七电阻R27和第八电阻R28，4G芯片M1 的数据接收引脚SIM_RXD通过第六电阻R26连接4G芯片M1的1.8V电压输出引脚 VDD_1V8，4G芯片M1的数据接收引脚SIM_RXD连接第一三极管Q2的集电极，第一三极管Q2的发射极连接外部数据发送端USART3_TX，第三电阻R21的连通第一三极管Q2的基极和发射极，第一三极管Q2的基极通过第五电阻R25与一3.3V直流电源连接，

外部数据接收端USART3_RX通过第四电阻R23连接3.3V直流电源，外部数据接收端 USART3_RX连接第二三极管Q3的集电极，第二三极管Q3的基极通过第八电阻R28连接 4G芯片M1的1.8V电压输出引脚，第七电阻R27连通第二三极管Q3的基极和发射极，第二三极管Q3的发射极连接4G芯片M1的数据发送引脚SIM_TXD。

进一步地，所述第一三极管Q2和第二三级管均为S8050三极管。第三电阻R21阻值为 10KΩ，第四电阻R23的阻值为10KΩ，第五电阻R25的阻值为1KΩ，第六电阻R26的阻值为10KΩ，第七电阻的阻值R2710KΩ和第八电阻R28的阻值为1KΩ。

SIM7100C的串行口使用1.8V的电平规范，为了与5V系统接口，需要电平转换。为了降低成本，缩小模块体积，本文使用了S8050三极管电平转换电路，如图4的Q2、Q3示。外部数据发送端USART3_TX为高电平时，S8050截止，SIM7100C的RXD被上拉至1.8V标准的高电平。当外部数据发送端USART3_TX为低电平时，S8050饱和，SIM7100C的RXD 为低电平。经过长时间联网使用，证明外部数据发与SIM7100C之间可以稳定地通信。

如图5所示，GPS模块包括GPS芯片M2及其外围电路，进一步地，所述GPS芯片M2 采用GPS的NEO-6系列芯片。GPS芯片M2的射频输入引脚RF_IN连接第五电容C86的一端，第五电容C86的另一端连接4G芯片M1的GNSS引脚，稳压芯片U12的输出端VBAT 依次串接第九电阻R41和第一电感L2后连接第五电容C86的一端，进一步地，第五电容C86 的容值为30p，第九电阻R41的阻值为22Ω，第一电感L2的电感值为68mH。

如图6所示，SIM卡接口电路包括SIM卡槽模块CARD1和选通控制器U10，进一步地，所述选通控制器U10为SMF05C选通控制器。SIM卡槽模块CARD1的I/O脚通过第十电阻 R36连接4G芯片M1的USIM-DATA引脚，SIM卡槽模块CARD1的时钟引脚CLK通过第十一电阻R38连接4G芯片M1的USIM-CLK引脚，SIM卡槽模块CARD1的复位引脚通过第十二电阻R40连接4G芯片M1的USIM-RST引脚，选通控制器U10的1、4和5脚分别对应连接SIM卡槽模块CARD1的时钟引脚CLK、复位引脚RES和I/O脚，选通控制器U10 的2脚接地，选通控制器U10的3脚连接SIM卡槽模块CARD1电源脚VCC，SIM卡槽模块 CARD1的接地脚GND接地，SIM卡槽模块CARD1电源脚VCC和接地脚GND之间连接有第六电容C34。

本实用新型采用以上技术方案，串行接口使用1.8V的电平规范，为了与5V系统接口，使用了包括S8050三极管的串口接口电路的设计，使得长时间联网使用，保证稳定地通信。本实用新型有效的降低了成本，缩小模块体积。本实用新型可以配备到各种车载终端之中，实现车载终端的4G上网功能；并可实现车载终端的GPS定位功能。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。